Лабораторная работа № 3 Проведение анализа гранулометрического состава гранитного отсева
Аппаратура и материалы: лазерный анализатор частиц «Микросайзер 201», навески гранитного отсева после помола в вибро-мельнице в течении 10, 20, 30, 60 мин, в планетарной мельнице в течении 10, 20, 30, 60 мин.
Основные понятия:
Гранулометрический состав иначе распределение по размерам (англ. grain size distribution) – распределение по размерам изолированных частиц, кристаллитов, зерен керамики или иных морфологических объектов вне зависимости от их химического состава.
Гранулометрический состав характеризует смесь частиц, формирующих сыпучее вещество, например, почву или грунт. Состав вещества, определенный в результате гранулометрического анализа, изображают в виде таблиц или графиков. В качестве графиков чаще всего используют кумулятивную зависимость – долю частиц с размером, меньшим отложенного по оси абсцисс (оси размеров), и распределение частиц по размерам, получаемое дифференцированием кумулятивной зависимости. Распределение частиц по размерам обычно представляют в виде гистограммы.
Рисунок 3.1 – Пример кумулятивной зависимости (линия) и зависимости распределения частиц по размерам (гистограмма).
По левой оси ординат символом Q обозначена доля частиц с диаметром D, меньшим отложенного по оси абсцисс; по правой оси ординат символом dQ — относительное количество частиц данного диаметра.
Важными параметрами гранулометрического состава являются не только их количество и положение пиков, но также их интенсивность и ширина. Такое распределение по размерам, при котором ширина единственного пика не превышает 10% от положения его максимума на шкале размеров, принято называть монодисперсным. Соответственно, такой объект измерения также называют монодисперсным.
Принцип работы лазерного анализатора частиц «Микросайзер 201». Излучение He-Ne лазера с помощью длиннофокусной линзы фокусируется в плоскость детектора. Сходящийся пучок лучей пропускается через плоскопараллельную кювету с образцом, расположенную на некотором расстоянии L от детектора. При наличии в кювете суспензии частиц наблюдается рассеяние света.
Регистрация рассеянного излучения осуществляется с помощью специализированной фотодиодной матрицы, содержащей 74 сегмента, которая обеспечивает одновременное измерение интенсивности рассеянного излучения при 38 значениях углов рассеяния, а также определение положения и интенсивности центрального (нерассеянного) пучка.
Сигналы с фотодиодной матрицы усиливаются с помощью многоканального усилителя, через аналоговый коммутатор подаются на вход аналого-цифрового преобразователя и преобразуются в цифровой код, который через соответствующий интерфейс передается в компьютер.
Поскольку исследуемые частицы склонны к агломерации и достаточно быстро оседают, для получения достоверных результатов суспензию частиц диспергируют с помощью ультразвукового излучения и непрерывно прокачивают через кювету. За время эксперимента все частицы исследуемой суспензии многократно проходят через световой пучок, что обеспечивает высокую степень усреднения результатов.
Результаты анализа представляют собой зависимость весовой доли частиц Р от их диаметра D и выводятся в виде гистограмм и таблиц.
Диапазон измерения весовых долей частиц - от 0 до 100 % весовой доли.
Ход выполнения работы:
Произвести анализ навески на приборе «Микросайзер 201».
Сделать выводы по проделанной работе.
Результаты испытаний: результаты испытания приведены в приложении А: результаты гранулометрического анализа гранитного отсева после помола в течение 10,20 , 30 и 60 мин в вибро-мельнице; приложении Б: результаты гранулометрического анализа гранитного отсева после помола в течение 10,20 , 30 и 60 мин в планетарной мельнице.
Вывод: Характер развития кривых распределения частиц по размерам помола на вибро-мельнице и на планетарной мельнице имеет сходный характер.
Гистограмма образца, молотого на вибро-мельнице в течении 10 мин, имеет плавный характер с наибольшим процентным содержанием частиц в области 54,3 – 66,4 мкм; образца, молотого в течение 20 мин – наибольшее процентное содержание частиц в области 44,5 – 54,3 мкм; образца, молотого в течении 30 мин – наибольшее процентное содержание частиц в области 29,8 – 36,4 мкм; образца молотого в течении часа - наибольшее процентное содержание частиц в области 16,3 – 20,0 мкм.
Гистограмма образца, молотого на планетарной мельнице в течении 10 мин, имеет плавный характер с наибольшим процентным содержанием частиц в области 81,1 – 99,0 мкм; образца, молотого в течение 20 мин – наибольшее процентное содержание частиц в области 66,4 – 81,1 мкм; образца, молотого в течении 30 мин – наибольшее процентное содержание частиц в области 44,5 – 54,3 мкм; образца молотого в течении часа - наибольшее процентное содержание частиц в области 24,4 – 29,8 мкм.
Таким образом, при увеличении длительности помола на вибро-мельнице от 10 до 60 мин, наибольшее процентное содержание частиц изменилось от 54,3 – 66,4 мкм до 16,3 – 20,0 мкм; при увеличении длительности помола на планетарной мельнице от 10 до 60 мин, наибольшее процентное содержание частиц изменилось от 81,1 – 99,0 мкм до 24,4 – 29,8 мкм.